浙江工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文 2016 屆 基于 智能車庫門系統(tǒng)設計 學生姓名 周鋮澤 學 號 130307525 分 院 電氣電子工程分院 專 業(yè) 機電一體化技術 班 級 13 機電一體化技術（ 5）班 畢業(yè)設計指導教師 安靜 企業(yè)指導教師 完成日期 2016 年 5 月 14 日 【摘要】 隨著電子技術的發(fā)展， 制已成為自動控制中最常見的方式之一。智能車庫門就是自動控制應用的以典型例子，由于可編程控制器具有很好的處理智能車庫門開關控制及良好的穩(wěn)定性，而且可以很簡單的改變控制的方式，因此，智能車庫門的生產(chǎn)商家很多都運用 前智能車庫門在日常生活中用越來越廣泛。 高的可靠性、穩(wěn)定性、維修方便等優(yōu)點。 本文是關于智能車庫門控制系統(tǒng)的設計，智能車庫門系統(tǒng)主要由可編程控制器（ 無線遙控開關、限位器件、驅(qū)動裝置和傳動裝置組成。主要工作原理是人控制無線遙控開關將信號傳送到 后發(fā)出控制信號，使驅(qū)動裝置運行，再通過傳動裝置帶動門的動作。 【 關鍵詞 】： 智能車庫門 ； 線遙控開關；感應器件； 驅(qū)動裝置 目錄 引言 . 1 一、智能車庫門控制要求 . 2 二、智能車庫門外部設備的選用 . 3 （一）車庫門開關控制器的選擇 . 3 （二） 家用車庫電機的選擇 . 4 （三）車庫內(nèi)外燈的光控開關選擇 . 5 （四）蜂鳴器的選擇 . 6 （五） 24. 7 （六） . 7 三、智能車庫門的控制流程 . 9 （一）汽車進、出庫流程文字說明 . 9 （二）汽車進、出庫控制流程圖 . 9 四、智能車庫門的梯形圖設計 . 11 （一） . 11 （二）梯形圖編程環(huán)境 . 12 （三）智能車庫門 I/. 13 （四）智能車庫門程序圖分析 . 14 五、控制系統(tǒng)的電氣接線 . 15 總結 . 16 參考文獻 . 17 謝辭 . 18 附錄 I I/O 接線電路示意圖 . 19 附錄 制系統(tǒng)主電路連接示意圖 . 20 附錄 形圖程序 . 21 1 引言 隨著進口汽車大量涌入和國內(nèi)汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，大中城市 的汽車數(shù)量劇增，私家車更是越來越普及。從而引發(fā)了停車管理及防盜問題愈演愈烈。近幾年，我國的停車場門控管理技術不斷完善，計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術的發(fā)展又促進了停車場門控管理系統(tǒng)功能的強大。但是，現(xiàn)時某些小區(qū)停車場如要運用大量高新技術就會出現(xiàn)資金不足、維護管理不完善的問題，有時考慮也不夠全面，且停車在小區(qū)停車場是需要收費的。所以目前建造屬于自己個人的私家車庫就顯得尤為重要，這樣不僅可省去小區(qū)停車場即時收費這一環(huán)節(jié)，而且可以更好的安置自己的愛車。車庫門是私家車庫的核心部分，可以及時有效的保護了車主的財產(chǎn)安全 。早期的車庫門控制系統(tǒng)采用繼電器邏輯控制，已經(jīng)逐漸被淘汰。 1969年，出現(xiàn)了可編程邏輯控制器 其特點是：具備邏輯控制、定時、計數(shù)、等功能，編程語言采用直觀的梯形圖語言，軟件更改方便，通用性和靈活性好。 障率低、可靠性高、維修方便等優(yōu)點，因而得到廣泛的應用。為此，本設計采用 達到節(jié)能的目的，更加入的語音系統(tǒng)能夠更人性化的為車主服務。 2 一、智能車庫門控制要求 庫門設計為卷簾式，用一個電機來拖動卷簾。正轉(zhuǎn)接觸器 轉(zhuǎn)接觸器 車庫門的內(nèi)側裝有無線遙控開關的接收器。其控制過程如圖1求實現(xiàn)以下四個功能： 1按下無線遙控開關上的開門鍵，產(chǎn)生輸入電信號 ，從而繼電器 庫門開始打開，同時車庫外的燈 天不會亮 )亮，蜂鳴器 作。 2當車庫門打開的其上升極限 圈失電，車庫門停止上升，車庫內(nèi)的燈 秒后熄滅，蜂鳴器立即 止工作。 3按下無線遙控開關上的關門鍵，產(chǎn)生輸入信號 ，從而繼電器 庫門開始關閉，同時燈 秒后熄滅，燈立即 天不會亮 )打開。 4當車庫門關閉到其下降極限 圈失電，車庫門停止下降，燈 分鐘后自動熄滅。 圖 1庫門動作示意圖 3 二、智能車庫門外部設備的選用 （一）車庫門開關控制器的選擇 1 作用：提供信號給 由于要實現(xiàn)車庫門的智能化控制，則要求車主在車上就可以打開車庫門，無需下車手動操作，所以本文將選用無線遙控開關。 2 無線遙控開關的選型 要求：抗干擾能力均很強 ,可在強電磁干擾環(huán)境中使用。頻率穩(wěn)定性好 ,接收靈敏度高?？刂瓢踩?，發(fā)射器和接收器只能一對一使用。遙控距離廣，最低要求 100M， 可以與 綜上所述確定選擇深圳市奧圣科技發(fā)展有限公司的奧圣 /圖 2 圖 2圣 /3 產(chǎn)品特點：四路輸出，可獨立輸出，也可非鎖和互鎖輸出。可通過拔插插針跳線的方式方便地在點動、互鎖、自鎖三種工作方式中進行隨意切換。使用方便更換芯片的芯片座，可方便地更換為點動、互鎖、自鎖 各類芯片，以便滿足各類需要。接收靈敏度高，遙控距離可達 50 米至 100米以上。采用大容量繼電器，可控制上千瓦的電器及設備。采用無線編碼技術，無方向性，開關互不干擾。主要應用于遙控電動門、窗、開關、安防等工業(yè)或照明遙控領域。 4 其主要技術參數(shù)如下： 工作電壓： 收頻率： 315收靈敏度： 95作方式：點動，互鎖，自鎖 4 最大負載： 7A 編碼類型：固定 編碼方式：焊盤 5 接線說明： 1、 4、 7、 10為常開端 2、 5、 8、 11為公共端 3、 6、 9、 12為常閉端 （二）家用車庫電機的選擇 1 作用 ：給車庫門的開關提供動力，由 制的接觸器 制其正反轉(zhuǎn)。 2 選用車庫門電機主要考慮：車庫門面積、重量，當?shù)氐奶鞖鈿夂颍噹扉T的使用壽命等。無刷直流電機具有更大的功率密度（鐵芯利用率高）、更高的效率和更好的控制性能，如將節(jié)能因素、省卻變頻器以及產(chǎn)能提高因素考慮在內(nèi)，使用者的綜合成本下降很大。所以在本設計中選用的無刷直流電動為 圖 2 3 產(chǎn)品特點：該產(chǎn)品設計先進、工藝精良、性能穩(wěn)定、安全可靠。具有整體感強、體積小、重量輕、耗電省、噪音低、輸出轉(zhuǎn)矩大，制動靈活 、準確等特點。廣泛使用于工廠、商店、會議中心、中小型市場、家庭的門等。其中 適合于本設計使用。 4 其主要技術參數(shù)如下： 電壓： V） 功率： 25（ W） 額定速度： 100（ 額定轉(zhuǎn)矩： 額定電流： A） 效率： 75（ %） 絕緣等級： B 電機外形尺寸：直徑： 56（ 長度： 110（ 5 圖 2流無刷電機 （三）車庫內(nèi)外燈的光控開關選擇 1 作用：與 線示意圖，如圖 2 2 產(chǎn)品特點：本光控感應開關電路設計采用高品質(zhì) 并使用繼電器開關接通負載力強 ,繼電器開關使用壽命 10萬次。當環(huán)境光照度低于 8 ,開關自動接通負載 ,當環(huán)境光照度足夠時 ,開關自動關閉負載 ,適用于樓道 、 走廊 、 倉庫 、 車庫 、地下通道等公共場所各類燈具電器的自動開關。 3 其主要技術參數(shù)如下： 感應方式：被動式 感應原理：光敏感應 自身功率： h 光控感應： 2負載能力：阻性 1000W,感性 400W 環(huán)境溫度： +50 負載范圍：白熾燈 ,日光燈 ,節(jié) 能燈 , 工作電壓： 18000 6 圖 2控開關接線示意圖 4 安裝注意事項：安裝時開關應背光，避免燈光的直射或干擾，開關表面光線應盡量接近自然環(huán)境光線。 （四）蜂鳴器的選擇 1 作用：提供語音提示，凸顯智能車庫門的人性化，由 為力提高生活質(zhì)量，要求當車庫門打開時喇叭會發(fā)出“車庫門正在打開請稍等，駕車請注意安全，切勿酒駕！”的語音提示。所以本設計選用智能語音提示喇叭 常州安全語音提示喇叭開發(fā)有限公司的 2 產(chǎn)品特點：功能擴 展能力強 ，采用模塊化電路設計，觸發(fā)接口擴展性強， 語音擴展能力強 ， 采用先進的可編程語音集成電路，支持語音定制及多段擴展 ， 電路穩(wěn)定可靠 ， 系統(tǒng)電路按照工業(yè)級標準進行設計，輸出功率大，性能穩(wěn)定可靠，具有過載保護 ，輸出功率大 。 采用成熟穩(wěn)定的推挽功率放大輸出，效率高，功率大 ， 語音音質(zhì)好 ， 優(yōu)質(zhì)語音芯片 ， 低失真放大 ， 優(yōu)質(zhì)鋁膜揚聲器使得該系統(tǒng)功率充足 ， 音質(zhì)圓潤 ， 堅固耐用，防水能力強 ， 全封閉結構，優(yōu)質(zhì) 觀堅固，使用壽命長，防水能力達到國經(jīng)工業(yè)標準防水等級 3 其主要技術參數(shù)如下： 型號： 作電壓： 24V 工作電流： 定功率： 10W 最大功率： 25W 工作模式：白天 /關閉 /夜間 (前單元 ) 工作溫度： 70 頻率響應： 500 8靈敏度： 1205阻抗： 8 顏色：黑色 7 尺寸： 100 100 100重量： （五） 24V 直流電源選擇 1 作用：為耗能設備提供動力來源，輸入 2204 24以電能的輸出要穩(wěn)定，且要具備過載過壓保護。因此選擇明緯 出開關電源 ,如圖 2 圖 2緯 組輸出開關電源 2 產(chǎn)品特點：國際通用全范圍交流輸入，具有短路、過載、過電壓保護，自然風冷， 100%滿載老化測試，開關工作頻率 77 3 其主要技術參數(shù)如下： 直流電壓： 24V 額定電流： 定功率： 60W 輸入電壓： 220V 頻率范圍： 4763率： 79% 工作溫度： 60 工作適度： 2090%寸： 159*97*38L*W*H） （六） 選擇 1 作用：是整個智能車庫門的核心，協(xié)調(diào)控制車庫門各部件的動作，實現(xiàn)智能化。 在 先要確定控制方案，下一步的工作就是 程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。因此工程設計選型和估算時，應該詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍，確定所要的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估計輸入輸出點數(shù)、所需存儲器的容量、確定 功能、外部設 8 備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 設計相應的控制系統(tǒng)。 2 輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/ 常根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加 10到 20的可擴展。留有余量后，就作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。在實際訂貨時，還需要根據(jù)制造廠商 據(jù)估算的方法本設計的I/點，輸出 5點。 3 機型的選擇 （ 1）、 構分為整體型和模塊型，按應用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類。 按位、 4位、 8位、 16位、 32位、 64位等。從應用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數(shù)選型。整體型的 ，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控 制系統(tǒng)；模塊型 ，因此用戶可較合理的選擇和配置系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)，功能擴展方面靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 （ 2）、從經(jīng)濟的角度考慮 在選擇 該考慮其性能價格比。考慮經(jīng)濟時，也應該同時考慮應用的可擴展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素。進行比較和兼顧，最終選出比較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點數(shù)對價格有直接的影響，當點數(shù)增加到一定數(shù)值后，相應的存儲器容量也應增加。因此，點數(shù)的增加對 儲器容量、控制功能范圍等選擇都有一定的影響。所以，在估算和選用時應充分考慮，使整個控 制系統(tǒng)有較合理的性能價格比。本設計的自動門屬于小型控制系統(tǒng)，結合經(jīng)濟性的考慮，選用整體型 4 對 對于多數(shù)場合， 響應時間基本上能滿足控制要求。響應時間包括輸入濾波時間、輸出濾波時間和掃描周期。 有此類信號輸入時需要選用掃描速度高的 綜上所述，本設計選擇了三菱的 如果 I/菱 有如下優(yōu)點：最大范圍 地包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為自動門應用提供最大的靈活性和控制能力，如圖 2 9 圖 2菱 列 圖 三、智能車庫門的控制流程 （一）汽車進、出庫流程文字說明 當汽車進庫時，汽車行駛到離車庫門一定的距離時，車主按下無線遙控開關遙控器上的開門按鈕，接收器會把開門信號傳送給 后由 庫門打開的同時，車庫外的燈會打開（白天不會打開，由光控開關控制）、蜂鳴器工作發(fā)出“車 庫門正在打開請稍等，駕車請注意安全，切勿酒駕！”的語音提示，車庫門完全打開后，車庫內(nèi)的燈立即打開，車庫外的燈會延時熄滅，以達到節(jié)能目的。 車主離開車庫，按下無線遙控開關遙控器上的關門按鈕，接收器會把關門信號傳送給 后由 庫門關閉的瞬間車庫外的燈會立即打開，車庫里的燈會延時熄滅，在車庫門完全關閉以后，車庫外的燈會延時熄滅，以達到節(jié)能的目的。 出庫控制過程同入庫過程。 （二）汽車進、出庫控制流程圖 10 圖 3庫門開門流程圖 11 圖 3庫門關門流程圖 四、智能車庫門的梯形圖設計 （一） 形圖的概述 主要使用者是工廠廣大電氣技術人員，為了適應他們的傳統(tǒng)習慣和掌握能力，通常 采用微機的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程。國際電工委員會（ 1994 年 5月公布的編程控制器語言標準）詳細地說明了句法、語義和下述 5種編程語言：功能表圖（ 梯形圖（ 功能塊圖（ 12 指令表（ 結構文本（ 梯形圖和功能塊圖為圖形語言，指令表和結構文本為文字語言，功能表圖是一種結構塊控制流程圖。 梯形圖程序設計語言是用梯形圖的圖形符號來描述程序的一種程序設計語言。采用梯形圖程序設計語言，這種程序設計語言采用因果關系來描述事件發(fā)生的條件和結果，每個梯級是一個因果關系。在梯級中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結果表 示在右面。 形梯圖程序設計語言是最常用的一種程序設計語言，它來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。在工業(yè)過程控制領域，電氣技術人員對繼電器邏輯控制技術較為熟悉。因此，由這種邏輯控制技術發(fā)展而來的梯形圖受到歡迎，并得到廣泛的應用。 梯形圖程序設計語言的特點是： 1. 與電氣操作原理圖相對應，具有直觀性和對應性； 2. 與原有繼電器邏輯控制技術相一致，易于掌握和學習； 3. 與原有的繼電器邏輯控制技術的不同點是：梯形圖中的能流（ 是實際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實際存在的 繼電器，因此應用時需 與原有繼電器邏輯控制技術的有關概念區(qū)別對待。 梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為 形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設計稱為編程。 （二）梯形圖編程環(huán)境 本設計的梯形圖編程是運用三菱公司的 程軟件完成的，其編程環(huán)境界面如圖 4 13 圖 4X 程界面 下面主要介紹下 程軟件概要： 具有下列功能的軟件包。 1制作程序 2對可編程控制器 讀出，如圖 4 圖 4編程控制器 讀出示意圖 （三）智能車庫門 I/O 分配表 智能車庫門 I/ 如表 1 14 表 1能車庫門 I/輸入裝置 車庫門下限位 庫門上限位 線遙控開關打開 線遙控開關打關 動打開車庫門 動關閉車庫門 出裝置 車庫門上升 0 車庫門下降 1 車庫外燈 庫內(nèi)燈 音提示喇叭 四）智能車庫門程序圖分析 1、車庫門上升及蜂鳴器控制 圖 4庫門上升及蜂鳴器控制 如圖 4車主按下無線遙控開關上的開門按鈕或手動開門按鈕時， 2=1或 ，此時 0 和 庫門上升，蜂鳴器工作。 庫門打開到上升極限的時候會通過 2、車庫門下降及車庫外照明燈的延時控制 圖 4庫門下降及車庫外照明燈的延時控制 如圖 4車主按下無線遙控開關上的關門按鈕或手動關門按鈕時， 3=1或 ，此時 1動作， 15 庫門下降。在車庫門下降的同時，計時器 5 3、車庫外照明燈的控制 圖 4庫外照明燈的控制 如圖 4車庫門打開或車庫門關閉的時候， 0 和 6的動作，從而控制車庫外照明燈的控制， 時 5S，在車庫門完全打開 5是時間繼電器，計時 2車庫門完全關閉 2 4、車庫內(nèi)照明燈及車庫外照明燈的延時控制 圖 4庫內(nèi)照明燈及車庫外照明燈的延時控制 如圖 4庫內(nèi)的照明燈會在車庫門完全打開的時候打開，由車庫上限位行程開關 車庫門關閉的同時 中 2都是用來控制車庫外照明燈的延時關閉的，在車庫 門完全打開時，計時器 計時 5車庫門完全關閉時， 計時 2 5具體梯形圖程序在附錄 五、控制系統(tǒng)的電氣接線 智能車庫門控制系統(tǒng)的控制連接電路主要包括 I/制系統(tǒng)主電路連接，詳細的接線方式分別在附錄 16 總結 經(jīng)過這一個多月的畢業(yè)設計過程，我了解了很多以前不曾了解的東西。結合自己所學的專業(yè)知識，設計出程序和硬件系統(tǒng)，真正開始理解了 善了 認 識到了 程軟件的應用。但體會最深的還是自己各方面知識的貧乏，編程方面需要加強努力，其他很多地方都需要繼續(xù)努力；另一方面也體會到了網(wǎng)絡資源的豐富，找資料也需要技術，開拓了眼界，這些都是以后可以運用到實際工作中的知識財富。 一個設計涉及的是多方面的問題，需要考慮的東西也很多。經(jīng)過這次畢業(yè)設計，使我認識到以后處理問